CC BY
37Рисунок 7. Зависимости максимальной скорости воздушного потока от числа зубьев на единицу длины электрода
X CD
Е >
4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
: ;
острые зубья
Ж
I
ж •
:
L=6 мм L=8 мм A L=10 мм
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
N, кол-во зубьев
Наибольшие максимальные скорости соответствуют коронирующим электродам с 15 зубьями, т.е. расстояние между соседними зубьями равно 6 мм. С увеличением количества зубьев (уменьшение расстояния между остриями) происходит взаимная электростатическая экранировка, как было отмечено выше. При уменьшении числа зубьев уменьшается число точек ионизации и, как следствие, уменьшается концентрация ионов, которые передают часть своей энергии на поступательное движение молекул воздуха.
Проведенные исследования показали, что уменьшение радиуса кривизны зуба коронирующего электрода и уменьшение расстояния между зубьями, не дают существенного увеличения максимальной скорости воздушного потока.
Литература
1. Верещагин Н.М., Королев А.Е., Васильев В.В., Ше-марин К.В. Исследование вентилятора коронного разряда // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. № 4, выпуск 46, ч. 3. - Рязань, 2013.
2. Козлов Б.А., Соловьев В.И. Предельный ток много-острийного коронного разряда // Журнал технической физики. Том 76, вып. 7. - 2006.
3. Верещагин Н.М.,. Васильев В.В, Королев А.Е., Ше-марин К.В. Проектирование конструкции электродной системы вентилятора коронного разряда с максимальной скоростью электрического ветра // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. №2, выпуск 48. - Рязань. 2014.
ОБЩАЯ СХЕМА РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССА АНТРОПОГЕННОЙ ДЕГРАДАЦИИ
ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
Горюнова Светлана Васильевна
доктор биол. наук, профессор, Московский городской педагогический университет, г. Москва
Суздалева Антонина Львовна доктор биол. наук, профессор, Московский энергетический институт, г. Москва
GENERAL CHART OF DEVELOPMENT OF PROCESS TO ANTHROPOGENIC DEGRADATION OF WATER OBJECTS Goryunova Svetlana Vasilievna, Doctor of Science, professor, of Moscow City Teachers' Training University, Moscow Suzdaleva Antonina Lvovna, Doctor of Science, professor of Moscow power engineering Institute, Moscow АННОТАЦИЯ
Рассмотрена общая схема развития процесса антропогенной (техногенной) деградации водных объектов. Выделены основные фазы процесса антропогенной деградации, каждая из которых характеризуется определенным уровнем состояния водного объекта, и предложены мероприятия по предотвращению дальнейшей антропогенной деградации водных объектов для каждой фазы. ABSTRACT
The general chart of development of process of anthropogenic (technogenic) degradation of water objects is considered. The general chart of development of process of anthropogenic (technogenic) degradation of water objects is considered. The
basic phases of process of anthropogenic degradation are distinguished, each of that is characterized the certain level of the state water object. Events offer on prevention of further anthropogenic degradation of water objects for every phase.
Ключевые слова: антропогенная деградация водного объекта; фазы техногенной деградации; мероприятия по предотвращению деградации; природно-технические системы.
Keywords: anthropogenic degradation of water object; phases of technogenic degradation; events on prevention of degradation; naturally-technical systems.
Последние десятилетия характеризуются резким усилением антропогенной нагрузки на водоемы и водотоки. Происходит прогрессирующее ухудшение качества водной среды, что составляет угрозу экологической, продовольственной и национальной безопасности страны. Широкий размах деградационных процессов в гидросфере приводит к снижению устойчивости биоценозов и незамедлительному резкому проявлению многих негативных явлений, связанных с изменением окружающей среды. Деградация водного объекта - это снижение (утрата) его качеств, представляющих ценность для человека, включая его экологическую и социальную значимость для населения. Различают естественную и антропогенную (техногенную) деградацию. Деградация может быть вызвана не только техногенезом (более широко - антропогенными факторами). Этот процесс может быть обусловлен и естественными причинами, например, естественная деградация озер вследствие их зарастания, накопления наносов и превращения в болото. На современном этапе преобладает второй из этих процессов.
Основными аспектами (направлениями) деградации водных объектов являются: - экологическая деградация, проявляющаяся в разрушении водных экосистем и снижении их биоразнообразия;
- водохозяйственная деградация, заключающаяся в утрате возможностей использования ресурсов водного объекта в ходе осуществления различных видов хозяйственной деятельности (т.е. в снижении его водохозяйственного потенциала: от истощения водных объектов до их загрязнения, ограничивающего возможность забора вод в системы питьевого или технического водоснабжения);
- рыбохозяйственная деградация - снижение количества любых видов водных биологических ресурсов; - рекреационная деградация, заключающаяся в снижении (утрате) рекреационного потенциала, т.е. возможности использования водного объекта и окружающей его территории для массового отдыха; - видеоэкологическая деградация, приводящая к снижению видеоэкологического потенциала не только самого водного объекта, но и территории, к которой он прилегает (или в пределах которой он расположен); - культурно-историческая деградация. Некоторые водные объекты или их отдельные части имеют ценность как объект истории и/или религиозного культа. Одним из примеров являются водоемы, расположенные на территории древних монастырей или вблизи них.
Границы между основными аспектами деградации водных объектов во многом носят условный характер. В некоторых случаях они лишь отражают различные сто-
роны одних и тех же явлений, преломляющихся через интересы определенных организаций и физических лиц [6,с. 313].
Обобщение материалов, полученных при исследовании явлений антропогенной (техногенной) деградации, свидетельствует о том, что состояние любых водных объектов, вне зависимости от их генезиса, вида, масштабов и местоположения можно рассматривать как одну из фаз закономерно протекающего процесса [2,с.33]. Каждая из них характеризуется определенным уровнем использования водного объекта человеком для удовлетворения своих потребностей и одновременно набором методов, применение которых позволяет предотвратить дальнейшее развитие процесса деградации и поддерживать экологическое состояние на приемлемом уровне. Под приемлемым состоянием в данном случае имеется в виду возможность удовлетворения тех или иных потребностей человека. В случае с водными объектами рекреационного назначения - это тот или иной уровень рекреационной значимости, в случае с водоемом-охладителем АЭС - это необходимость поддержания так называемых «эксплуатационных параметров», обеспечивающих безаварийную работу системы техводоснабжения атомной электростанции. Одна из главных потребностей человека - потребность в благоприятной среде. Удовлетворение ее без сохранения биологического разнообразия водных объектов и структурно-функциональной организации их экосистем невозможно. Однако, как показывает практика правоприменения как российского, так и международного экологического законодательства, экологические проблемы успешно решаются только в том случае, если проблемы деградации окружающей среды рассматриваются как нарушение законных прав людей (права на благоприятную среду, затруднения при получении различных «эко-системных услуг», при возникновении затруднений использования этой среды для жизни человека), а не только как разрушение среды обитания организмов [4,с. 43].
В процессе техногенной деградации водные объекты преобразуются в природно-технические системы (ПТС), представляя собой любую совокупность природных, природно-техногенных и техногенных объектов, состояние и функционирование которых взаимосвязано и/или взаимозависимо. Если в структурно-функциональную организацию экосистемы включились какие-то техногенные элементы (факторы и/или компоненты), то она уже по определению представляет собой ПТС, а не просто разрушающуюся природную экосистему Превращение всех деградирующих водных объектов в природно-техни-ческие системы подразумевает возникновение сходства в структурно-функциональной организации слагающих их элементов. В настоящее время процесс подобной конвергенции получает все большее распространение. Так, некоторые зарегулированные речные бассейны по своим
функциям принципиально не отличаются от крупномасштабных систем искусственных водотоков (каналов) или образуют с ними единую ПТС. Конвергентность развития деградирующих поверхностных водных объектов естественного и искусственного происхождения дает возможность разработать общую схему данного процесса, пригодную для всех их видов.
Состояние любых водных объектов можно рассматривать как одну из следующих фаз антропогенной деградации:
• Равновесная фаза. Интенсивность процессов самоочищения и самовосстановления полностью компенсирует антропогенное воздействие. Постоянные источники загрязнения и ухудшения качества вод не обнаружены. Трансформации характера берегов и дна водного объекта не происходит. По данным экологического мониторинга, никаких устойчивых трендов гидрохимических и гидробиологических показателей, указывающих на ухудшение экологического состояния на протяжении ряда лет (5-10), не наблюдается.
Вместе с тем, существуют особенности развития процесса деградации водных объектов, имеющих искусственное происхождение. Если все природные водоемы и водотоки когда-то находились в «равновесной фазе» (это состояние водных объектов мы рассматриваем как своеобразную точку отсчета начала процесса деградации, т.е., по сути, его отсутствие), то искусственные водные объекты в большинстве случаев изначально возникают, уже находясь на определенной стадии антропогенной деградации, как правило, «кризисной». Характерной чертой водных объектов в данной фазе является то, что без осуществления целенаправленных мероприятий их состояние неминуемо ухудшается. Примером может служить большинство водохранилищ: при нарушении работы гидроузлов без проведения инженерно-технических мероприятий водохранилища постепенно деградируют, превращаясь в болотные массивы [7,с.45].
Рекомендуемые мероприятия по предотвращению деградации: охрана, защита.
• Антропогенно-напряженная фаза. В результате увеличения антропогенной нагрузки спорадически (относительно редко и без определенной периодичности) наблюдаются изменения гидрохимических и микробиологических показателей, свидетельствующие об ухудшении качества водной среды. Отмечается достоверное снижение численности отдельных видов. Однако каких-либо значимых изменений в структурно-функциональной организации водных экосистем не происходит. Водные объекты, находящиеся в антропогенно-
напряженной фазе, могут обладать высокими рекреационной значимостью и видеоэкологическим потенциалом без создания специальных систем их инженерно-экологического обустройства, то есть без проведения специальных технических мероприятий, направленных на поддержание экологически приемлемого состояния водной среды. Их воды могут использоваться в качестве источника питьевой воды.
Рекомендуемые мероприятия по предотвращению деградации: консервация, реконструкция, реставрация.
Кризисная фаза. Процессы самоочищения и самовосстановления в отдельные периоды не справляются с антропогенной нагрузкой, в результате чего происходит периодическое ухудшение качества водной среды. Наблюдаются изменения в качественном и количественном составе водных биоценозов, но снижения биоразнообразия не происходит. При анализе данных экологического мониторинга обнаруживаются тренды ряда гидробиологических показателей, свидетельствующие о постепенной трансформации структуры водной экосистемы (экологической деградации). Характерно повышение уровня первичной продукции и численности альфа-мезо-сапробов. Принципиального изменения рекреационной значимости водного объекта еще не происходит, однако в отдельные периоды купание в нем и забор воды в питьевых целях может представлять опасность для здоровья людей.
Рекомендуемые мероприятия по предотвращению деградации: экологическая реабилитация. Улучшение экологического состояния может быть достигнуто путем осуществления простейших водоохранных и реабилитационных мероприятий (например, расчистки дна от наносов или прекращения сброса в них нечистот).
Катастрофическая фаза. Наблюдается постоянное неудовлетворительное качество вод, которое, в соответствии с нормативами и стандартами, можно отнести к категории загрязненных, что является примером выраженного физико-химического техногенеза водной среды. Происходит существенная перестройка водных сообществ, сопровождающаяся падением биоразнообразия (биотический техногенез). При этом, с одной стороны, отмечается резкое снижение численности или даже исчезновение наиболее чувствительных к загрязнению видов (олигосапробов), с другой стороны, весьма характерны вспышки развития отдельных оппортунистических видов (цветение фитопланктона, зарастание макрофитами). Часто наблюдается дисбаланс продукционно-деструкцион-ных процессов и, как следствие, вторичное загрязнение вод.
Социальная привлекательность и рекреационный потенциал водного объекта в значительной мере утрачиваются. Купание представляет опасность для здоровья. Забор воды для хозяйственно-бытовых целей нежелателен. Таким образом, на данной фазе отмечается водохозяйственная, рекреационная и видеоэкологическая деградация. В системах технического водоснабжения, забор воды для которых осуществляется из данного водного объекта, возникают серьезные биологические помехи (образование биопленки, забивка водоводов, интенсификация накипеобразования и др.) [5,с.201].
Рекомендуемые мероприятия по предотвращению деградации: превращение водного объекта в природно-техногенную систему с регулируемым качеством вод. Реальное улучшение экологической ситуации может быть достигнуто только путем целенаправленного инженерно-экологического обустройства водного объекта (экологической реабилитацией). Без этого, при условии значитель-
ного ограничения антропогенной нагрузки, восстановления приемлемой экологической ситуации можно ожидать только через длительный период времени (не менее нескольких лет)
Фаза развития чрезвычайной экологической ситуации. Важнейшим признаком чрезвычайной экологической ситуации является создание компонентом окружающей среды угрозы для здоровья человека. Данный этап начинается с того момента, когда гидрохимические и са-нитарно-микробиологические показатели указывают на то, что водный объект создает опасность для здоровья людей, проживающих на окружающей территории. В соответствии с действующим законодательством РФ, органы Государственного санитарно-эпидемиологического надзора обязаны вынести предписание об ограничении доступа к водному объекту.
Забор воды нежелателен даже для технических целей и может продолжаться только при угрозе возникновения техногенных аварий. Водные сообщества состоят только из форм, способных переносить высокий уровень загрязнения.
Рекомендуемые мероприятия по предотвращению деградации: превращение водного объекта в природно-техногенную систему с регулируемым качеством вод. Без специальных мероприятий восстановление приемлемого экологического состояния невозможно даже при ограничении (прекращении) загрязнения данного участка.
Экологический коллапс - водный объект не подлежит восстановлению как водоем или водоток, экологическое состояние которого можно оценить как приемлемое. Так, на территории природно-исторического объекта (музей-заповедник «Коломенское») необходимо было восстановить небольшой сохранившийся участок городской реки, остальная часть которой протекает по подземным трубопроводам и выполняет функции городской ливневой канализации. Единственно возможным путем решения проблемы в подобной ситуации является создание так называемого «имитационного водоема», представляющего особой техногенный объект, лишь внешне напоминающий утраченный водный объект или его отдельный участок. Подлежащий обустройству участок реки был изолирован от водотока, частью которого он являлся (осуществлено отводом вод реки на очистные сооружения), осушен, очищен, промыт и заполнен водой из городского водопровода. Течение воды в созданном имитационном водоеме поддерживается системой искусственной циркуляции. Стекающая по уклону вода по скрытым трубопроводам вновь закачивается на верхний участок [1,с.214].
Некоторые малые городские водные объекты могут даже формироваться на территории, находясь в состоянии «экологического коллапса»: техногенный водный объект возникает как побочный продукт производства (технической деятельности) и как таковой изначально не предназначен для какого-либо вида водопользования [3,с.222]. Существует два основных вида таких водных объектов. Первый из них - это открытые потоки сточных вод с производственных и коммунально-бытовых объектов, проходящие через городскую территорию. Второй вид городских техногенных водных объектов представ-
ляет собой «техногенные скопления вод». Они образуются как спонтанно, например, в результате скопления стоков с городской территории у железнодорожных насыпей, автомобильных дорог и иных подобных сооружений, так и создаются целенаправленно, как пруды для накопления жидких отходов.
Рекомендуемые мероприятия: такие водные объекты не подлежат восстановлению в качестве водоемов, обладающих водохозяйственным потенциалом, рекреационной значимостью или каким-либо иным полезным свойством, а их инженерно-экологическое обустройство заключается в разработке и осуществлении проектов их ликвидации (отвод стоков в канализационные системы, засыпка впадин, где скапливаются стоки и др.).
Таким образом, выделены основные фазы процесса антропогенной деградации, каждая из которых характеризуется определенным уровнем состояния водного объекта, и предложены мероприятия по предотвращению антропогенной деградации для каждой из фаз. Оценка процесса антропогенной деградации требует дальнейшей разработки, должна носить комплексный характер и включать анализ параметров, характеризующих экологический, инженерно-технический и социальный статус водного объекта.
Список литературы
1. Безносов В.Н., Родионов В.Б., Суздалева А.А. Инженерно-экологический мониторинг и реальные пути экологического обустройства малых рек // Безопасность энергетических сооружений. Вып. 14. М.: ОАО НИИЭС, 2004. С.206-220.
2. Горюнова С.В Закономерности процесса антропогенной деградации водных объектов. Автореф. дис .... докт. биол. наук. М.: МГУ, 2006.
3. Горюнова С.В., Суздалева А.А., Попов А.В., Кучкина М.А. Экологическое состояние техногенных водных объектов и обоснование необходимости их ликвидации // Сборник трудов I Международн. экологического конгресса «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ELPIT-2007. Тольятти: ТГУ, 2007. Т.1. С.220-224.
4. Руководства Международной финансовой корпорации: Стандарты деятельности по обеспечению экологической и социальной устойчивости 1 января, 2012 года. 340 с. http://www.ifc.org
5. Суздалева А.Л., Безносов В.Н., Кучкина М.А. Экологический мониторинг водных объектов и экоаудит водопользователей как основа борьбы с биопомехами в системах техводоснабжения // Безопасность энергетических сооружений. Научно-технический и производственный сборник. Вып. 14. М.: Изд. ОАО «НИИЭС», 2004. С.189-206.
6. Суздалева А.Л., Горюнова С.В. Техногенез и деградация поверхностных водных объектов. М.: ООО ИД ЭНЕРГИЯ, 2014.
7. Широков В.М., Лопух П.С. Формирование малых водохранилищ гидроэлектростанций. М.: Энергоато-миздат, 1986.
